1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-2 电磁感应 第四章 第六节 互感和自感第四章 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 8易错案例剖析 6课堂知识构建 7学习目标定位了解互感现象及互感现象的应用了解自感现象，认识自感电动势的作用知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化课堂情景切入变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，在开关中的金属片之间会产生火花放电，你知道这是为什么吗？知识自主梳理1互感互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化 时，它 所 产 生 的 变 化 的
2、 磁 场 会 在 另 一 个 线 圈 中 产 生_，这种现象叫做互感。(如图所示)互感现象感应电动势2互感电动势互感现象中的电动势叫_。3互感的应用和危害(1)互感现象可以把能量由一个电路传递到另_。变压器就是利用互感现象制成的。(2)在电力工程和电子电路中，_有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。互感电动势一个电路互感现象自感现象1概念由于导体_发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。2自感电动势由于_而产生的感应电动势。3通电自感和断电自感本身的电流自感电路现象自感电动势的作用通电自感接通电源的瞬时，灯泡A1逐渐地_阻碍电流的_断电自感断开开关的瞬间，灯泡A逐渐_，直
3、到熄灭阻碍电流的_亮起来增加变暗减小1概念自感电动势与导体中电流的变化率成正比，比例恒量即为_，简称自感或电感。2决定因素自感系数L与线圈的形状、长短、_及_有关。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越密，其自感系数L就_。如果线圈内有铁芯，则自感系数L会比没有铁芯时_。自感系数自感系数匝数有无铁芯越大大的多3单位亨利(符号H)1H _ mH _H。4物理意义表征线圈产生自感电动势_的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势的大小。103106本领大小1自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有，磁场从无到有，电源把能量输送给_，储存在_中。(2)线圈中电流减小时，_
4、中的能量释放出来转化为电能。2电的“惯性”自感电动势有阻碍线圈中_的“惯性”。磁场的能量磁场磁场磁场电流变化重点难点突破一、对自感现象的理解1自感现象自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。2对自感电动势的理解(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反减同)。(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。3
5、对电感线圈阻碍作用的理解若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变；若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。4自感电动势的大小根据已知条件不同，自感电动势的大小可以有以下两种算法：由 Ent 计算，其中 n 为线圈的匝数，t 为线圈中磁通量的变化率。由 ELIt计算，其中 L 为线圈的自感系数，It为线圈中电流的变化率。行驶在大街上的无轨电车拖着两条长长的“辫子”。当道路不平车身颠簸时，“辫子”瞬间脱离电网线，在“辫子”与电网线之间就会闪现出电火花，同时发出“啪、啪”的响声。这是什么原因
6、呢？导学号 12220103答案：由于车身颠簸，可使车弓瞬间离开电网，由于自感现象，电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势，由于这个电动势较大，使车弓与电网之间的空气电离，产生放电现象。二、两种电路的自感比较与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小灯泡逐渐变暗电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2若I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡电流方向均改变特别提醒：电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。(辽宁沈阳市20142
7、015学年高二上学期期末)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L，小灯泡A，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 导学号 12220104()A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大答案：C解析：在断电自感中，小灯泡是否闪亮取决于流过线圈L的电流要大于流过灯泡的电流，本实验未出现小灯泡闪亮的原因，最有可能是线圈电阻偏大，C正确。三、磁场的能量自感现
8、象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律，其能量转化过程是这样的：闭合开关时，电源克服自感的阻碍作用做功，把电能储存在线圈中，此时，电能变成了磁场能；断开开关时，储存在线圈中的磁场能释放出来转化成小灯泡的电能，该电能又通过发光、发热，转变成了光能和内能。自感实验告诉我们：磁场具有能量，磁场能够储存能量。考点题型设计对互感现象的分析如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则 导学号 12220105()A由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C
9、如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D如果断开B线圈的开关S2，延时将变长解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，选项A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，选项D错误。答案：BC在制造精密电阻时，为消除电阻使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其道理是导学号 12220106()A当电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消B当
10、电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消C当电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消D以上说法均不正确答案：C解析：由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确。对自感现象的分析如右图(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则 导学号 12220107()A在电路(a)中，断开S，D将渐渐变暗B在电路(a)中，断开S，D将先变得更亮，
11、然后渐渐变暗C在电路(b)中，断开S，D将渐渐变暗D在电路(b)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：在电路(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在电路(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗，故选项AD正确。答案：AD(北京十二中20142015学年高二上学期期末)如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡
12、，S是控制电路的开关对于这个电路下列说法正确的是 导学号 12220108()A刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭答案：ACD解析：A.S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A正确B错误；C.闭合开关S待电路达到稳定时，D1被短路，D2比开关S刚闭合时更亮，C正确；D.S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要闪亮一下再熄灭
13、，故D正确。互感、自感现象的应用如图所示的是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由。导学号 12220109(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？(3)单手接触相线，脚与地接触而触电，能否切断电源？解析：(1)不能。因A处线圈是采用的双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，不能产生感应电流，故不能推动J切断电源。(2)
14、不能。理由同(1)。(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A中零线与火线的电流不同从而产生磁场，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。点评：本例是互感现象的具体实际应用，通过对本题的研究，深刻理解互感现象。(南京一中20142015学年高二检测)如图甲所示是日光灯的电路图，它主要由灯管、镇流器和启动器组成，镇流器是一个带铁芯的线圈，启动器的构造如图乙所示，为了便于启动，常在启动器的两极并上一纸质电容器C，某班教室的一盏日光灯总是灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电压正常，镇流器无故障，其原因可能是导学号 12220110()A启动器两脚a、b与启动器座接触不良B
15、电容器C被烧断C电容器C被击穿而短路D镇流器自感系数L太大答案：C解析：日光灯的点亮需要一个瞬时高压加在灯管两端，这要靠启动器来完成。日光灯的灯管中间不亮，说明未提供瞬时高压，即启动器出现了故障。又因灯管两端亮，说明电路是通的，选项C正确。易错案例剖析易错点：对自感现象理解不深导致错误案例：在如图所示的电路中，LA、LB为两个完全相同的灯泡，L是自感线圈，在S闭合状态下，LA、LB都能正常发光。现突然断开S，则 导学号 12220111()ALA、LB会突然亮一下再熄灭BLA会突然亮一下再熄灭，LB突然熄灭CLA、LB同时熄灭DLB先熄灭，LA后熄灭易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：易
16、错选项错误原因A搞不清灯泡突然亮一下的原因，把自感现象的延迟作用误认为能使灯泡突然亮一下B误认为有自感电流就能亮一下；而对于灯泡LB，只考虑电源的电流，没考虑自感电流对LB的影响D不能正确分析电路，认为自感只对LA灯所在电路有阻碍，对LB灯所在电路无影响；实际上当开关S断开后，LA、LB灯构成了同一回路，电流变化相同，应同时熄灭正确解答：在S接通状态下，LA、LB都能正常发光，则两支路的电流相等，都为I；当开关S断开时，由LA、LB及线圈组成闭合回路，电流由I减小，所以LA、LB中电流不会比原来大，因此LA、LB一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项C正确，A、B、D错误。正确答案：C课堂知识构建课 时 作 业（点此链接）
